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Sparsity-Driven Source Localization in Tomographic Sensing Applications

Mattuschka, Marco und An der Lan, Noah und Schröder, Stefanie und Arne, Ficks und von Danwitz, Max und Popp, Alexander (2026) Sparsity-Driven Source Localization in Tomographic Sensing Applications. In: Proceedings of the 96th Annual Meeting of GAMM, 26 (4). 96th Annual Meeting of the Association of Applied Mathematics and Mechanics, 2026-03-16 - 2026-03-20, Stuttgart. doi: 10.1002/pamm.70236.

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Kurzfassung

Hyperspectral standoff detection systems such as Focal Plane Array (FPA) Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrometers provide high spatial resolution in detecting airborne chemical contaminants that are invisible to the human eye but potentially hazardous. When two such systems are operated simultaneously with a suitable opening angle, they enable tomographic reconstruction of contaminant plumes with improved spatial and temporal accuracy. This work presents a mathematical model of these measurement capabilities and an algorithm to identify, localize, and quantify contaminant release sources. The objective is to develop a tool that reconstructs release locations and predicts the future plume evolution from standoff measurement data, thereby supporting early warning and situational awareness in hazardous material release scenarios. The transport of contaminants is modeled by an advection-diffusion equation, and the corresponding inverse problem for source identification is formulated accordingly. Owing to the severe ill-posedness and underdetermination of the problem, a sparsity-promoting regularization approach is employed together with a high-performance optimization algorithm. To incorporate the tomographic measurement data into the discrete formulation, a level-set description of a threshold concentration is used, allowing the measurements to be represented independently of the computational mesh and avoiding costly remeshing procedures.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226916/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Sparsity-Driven Source Localization in Tomographic Sensing Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mattuschka, Marcomarco.mattuschka (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-6325-3578231237734
An der Lan, Noahn.an-der-lan (at) web.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, StefanieStefanieSchroeder (at) bundeswehr.orgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arne, FicksArneFicks (at) bundeswehr.orgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von Danwitz, Maxmax.vondanwitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2814-0027231237735
Popp, Alexanderalexander.popp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8820-466X231237737
Datum:2026
Erschienen in:Proceedings of the 96th Annual Meeting of GAMM
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:26
DOI:10.1002/pamm.70236
Name der Reihe:Proceedings of the 96th Annual Meeting of GAMM
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hyperspectral imaging, inverse problem, source localization
Veranstaltungstitel:96th Annual Meeting of the Association of Applied Mathematics and Mechanics
Veranstaltungsort:Stuttgart
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 März 2026
Veranstaltungsende:20 März 2026
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen > Simulationsmethoden für Digitale Zwillinge
Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen
Hinterlegt von: Mattuschka, Marco
Hinterlegt am:26 Okt 2026 07:47
Letzte Änderung:26 Okt 2026 07:47

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